INFLUENCIA DEL CONTROL DE ILUMINACIÓN Y DE LA PROTECCIÓN SOLAR EN EL CONSUMO ENERGÉTICO DE UN EDIFICIO DE OFICINAS.

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Felipe José Ángel Torres Acosta
hace 6 años
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1 INFLUENCIA DEL CONTROL DE ILUMINACIÓN Y DE LA PROTECCIÓN SOLAR EN EL CONSUMO ENERGÉTICO DE UN EDIFICIO DE OFICINAS. AJ INGENIERÍA - José Luis Hernández, Ingeniero Industrial Organiza: Apoyo Institucional:

2 Ingeniería de instalaciones con más de 33 años en sector. Especializada en elaboración de proyectos, direcciones de obra y análisis energético de instalaciones electromecánicas para edificación.

fundamentalmente a la investigación y desarrollo de nuevas estrategias y tecnologías en

3 El grupo de Investigación de Ingeniería Aplicada es un grupo de investigación multidisciplinar de la Universitat Rovira i Virgili de Tarragona, dedicado fundamentalmente a la investigación y desarrollo de nuevas estrategias y tecnologías en el campo de las energías renovables, los sistemas de climatización y la mejora ambiental y energética de los edificios.

4 OBJETO Incidencia del control de luz y protección solar en el consumo energético de un edificio de oficinas. Edificio real con control luz LUXMATE. Registro consumos eléctricos reales de la iluminación en 1 año. Comparación consumos reales simulación.

5 Edificio antes de la reforma.

6 Edificio reformado

7 Fachada posterior: no reformada

8 HERRAMIENTAS UTILIZADAS (Motor cálculo DOE-2 y BLAST) - (Interfaz amigable para introducción de datos y plantillas) Herramientas auxiliares: - SLAB: T promedio mensuales de superficies en contacto con terreno - WEATHER TOOL: Análisis y visualización información climática a partir de datos horarios.

9 ENERGY PLUS SIMULACIONES ENERGÉTICAS DINÁMICAS E INTEGRADAS (envolvente, sistemas HVAC, agua y energías renovables) HERRAMIENTA DE SIMULACIÓN DE LAS MAS ROBUSTAS QUE EXISTEN ACTUALMENTE SIMULACIONES HORARIAS (posibilidad de simulaciones sub-horarias) PROCESO DE SIMULACIÓN SIMULTÁNEA E ITERATIVA (los sistemas HVAC interactúan en la envolvente) CÁLCULO DINÁMICO DE LOS FLUJOS DE CALOR A TRAVÉS DE CERRAMIENTOS (influye la inercia térmica) PROGRAMA DE SIMULACIÓN VALIDADO POR DIVERSOS ESTÁNDARES (ASHRAE Research Project 865, ANSI/ASHRAE Standard y el Building Energy Simulation Test BESTest)

10 MODELOS DE SIMULACIÓN Escenario Edificio Lamas Control ilum. Comentarios 01 Original Actual Evalúa cambios cerramientos y vidrios 03 Actual L -- Evalúa lamas móviles de forma independiente 04 Actual -- C Evalúa control iluminación de forma independiente 05 Actual L C Evalúa conjunto lamas y control iluminación

11 DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIO Oficinas 6.800m2, Barcelona, PB + P.Altillo + 4 P.tipo Remodelación Fachada posterior O: No se modifica. Ladrillo + 3 cm XPS + tabique Fachada principal: E, S, y SE existente (antes de reforma): ídem posterior + arenisca - Nueva : Panel Alucobond + panel fibras+ 10cm lana roca + fibrosilicatos Carpintería exterior E, S, SE : con rotura puente térmico Vidrios P.altillo y P1ª-4ª E, S, SE : - Float 6mm + cámara 15mm + laminar 4+4 Silence, transparente, baja emisividad. Vidrios P.baja E, S, SE : - Laminar 6+6 incoloro + cámara 16mm + laminar 6+6 Silence, incoloro, baja emisividad.

12 DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIO (2) Iluminación: - General: Pantallas 60x60 y 3 T16 de 24W, baja luminancia - Aseos: Downlights 2x26W / 2x28W. - Reactancias DALI regulables. Protección solar: - Lamas aluminio motorizadas. Control en función de radiación solar incidente.

13 Fachada Lamas móviles en posición cerrado y abierto.

14 CONTROL DE ILUMINACIÓN Sensores de lazo abierto Heliómetro

15 CONTROL DE ILUMINACIÓN (2) LAMAS EXTERIORES MOTORIZADAS Gestión de incidencia de sombras Gestión de ángulo de incidencia y de temperatura de color

16 CONTROL DE ILUMINACIÓN (3) Integración del control de la luz natural con la artificial

17 CONTROL DE ILUMINACIÓN (4) MANDOS Y PULSADORES Pantallas táctiles para creación de escenas en salas polivalentes Detectores de presencia en servicios Pulsadores convencionales y por RAIDOFRECUENCIA

18 CONTROL DE ILUMINACIÓN (5) PUESTO CENTRAL Y ENTORNO GRÁFICO Gestión de consumos

19 CLIMATIZACIÓN Enfriadora condensada por aire y calderas GN. Fan Coils a 4 tubos. Aire Exterior por climatizadores que tratan el aire a T confort y lo llevan a los Fan Coils. Ventilación controlada según demanda (en zonas diáfanas y salas de reuniones)

20 SIMULACIÓN GEOMETRÍA Y ZONIFICACIÓN Modelado Edificio Completo.

SIMULACIÓN DATOS CLIMÁTICOS Fuente: International

Comparación de archivo IWEC con datos extraídos de

emplazamiento del Edificio Radiación solar horizontal

21 SIMULACIÓN DATOS CLIMÁTICOS Fuente: International Weather for Energy Calculations IWEC (ASHRAE) Comparación de archivo IWEC con datos extraídos de METEOCAT en estación meteorológica cercana al emplazamiento del Edificio Radiación solar horizontal (Wh/m 2 ) Temperatura media mensual (ºC) Temperatura media máxima mensual (ºC)

22 SIMULACIÓN OTROS DATOS DE ENTRADA Datos envolvente (Coeficientes trans) Datos cristales (Coef. Trans. Y FPS) Dispositivos de sombra (lamas) Ganancias internas (iluminación, ocupación, equipos) Sistema HVAC Horarios (ocupación, iluminación, etc.)

23 SIMULACIÓN ENVOLVENTE (3) Dispositivos de sombreado

24 SIMULACIÓN CARGAS INTERNAS Densidad de ocupación Tipo de espacio Densidad Tasa met. Factor Ganancia (pers/m 2 ) (W/pers) Met. (W/m 2 ) Programación Áreas de trabajo Ocupación Áreas de servicio Ocupación Densidad iluminación Tipo de espacio Ilumin. Min. Energ. Ilum. Ganancia (lux) (W/m 2-100lux) (W/m 2 ) F. Ret. F. Rad. F. Visib. F. Conv. Programación Áreas de trabajo Iluminación Áreas de servicio Iluminación F. Ret. = Fracción de retorno (calor extraido), F. Rad. = Fracción radiante, F. Visib. = Fracción visible, F. Conv. = Fracción convectiva Densidad equipos Tipo de espacio Ganancia (W/m 2 ) Concepto F. Perd. F. Lat. F. Rad. F. Sens. Programación Áreas de trabajo 12.0 Aparatos (Elec.) Equipos Áreas de servicio 3.0 Aparatos (Elec.) Equipos F. Perd. = Fracción de pérdida (calor expulsado al exterior), F. Lat. = Fracción latente F. Rad. = Fracción radiante, F. Sens. = Fracción sensible

25 RESULTADOS OBTENIDOS Incluye todas las fachadas y plantas NIVEL EDIFICIO Sistema de protección solar, sólo en las fachadas E, S, SE, no existiendo en orientación O. Tampoco hay lamas en PB y P.altillo. Tan sólo el 42.2% de las fachadas, cuenta con protección solar. El impacto de la protección solar es para todo el edificio (no tan sólo en la zona que dispone de él) La mejora sería superior si la fachada O y la PB y P.altillo tuviesen protección solar.

26 RESULTADOS NIVEL EDIFICIO Consumos energéticos globales + 1,7% - 7,5% - 23,5% - 27,2%

27 RESULTADOS NIVEL EDIFICIO (2) Balances térmicos globales del edificio

28 RESULTADOS NIVEL EDIFICIO (3) + 4,2% - 7,5% - 24,9% - 32,5% Balance térmico parcial del edificio

29 RESULTADOS NIVEL ZONA Identificación de la zona analizada Zona representativa, orientación E, con lamas móviles, en P2ª. Permite apreciar el impacto de la protección solar, tan sólo en una zona que disponga de él.

30 RESULTADOS NIVEL ZONA (2) Balances térmicos globales de la Zona frontal 02

31 RESULTADOS NIVEL ZONA (3) + 6,9% - 18,2% - 29,8% - 46,7% Balances térmicos parciales de la Zona frontal 02

COMPARACIÓN CONSUMOS ILUMINACIÓN Gráfica comparativa de consumos energéticos por iluminación medidos y simulados en el Escenario 05 (kwh/m 2 ).

32 COMPARACIÓN CONSUMOS ILUMINACIÓN Gráfica comparativa de consumos energéticos por iluminación medidos y simulados en el Escenario 05 (kwh/m 2 ). Se dispone de los consumos energéticos reales por iluminación en el edificio actual (Esc.5) en 1 año. En el total anual, la diferencia es tan sólo de un 3.5%, lo que valida la simulación, sobre todo de los sistemas de lamas y control. Las pequeñas diferencias pueden ser: - Por horarios (reales algo distintos de los simulados). - Datos archivo climático, difieren un algo de los reales. - En simulación no se considera la luz que pasa a través de las particiones interiores que separan la zona de fachada con las zonas interiores.

33 CONCLUSIONES FINALES Ahorro mayor en una zona E, S, SE con lamas y control que en todo el edificio (fachada O, PB, P.altillo sin lamas) Edificio administrativo en clima Barcelona : cargas casi siempre positivas y la calefacción tiene poco peso. Lamas móviles : Aconsejables en clima Barcelona. Ahorros conseguidos: Sistema Ahorro Consumos nivel Edificio Ahorro Necesidades nivel Edificio Lamas 7,50% de 7,50% a 18,20% Control 23,50% de 24,90% a 29,80% Lamas + control 27,20% de 32,50% a 46,70% Alto grado de fiabilidad al coincidir casi totalmente la simulación con los consumos reales medidos.

34 GRACIAS por su atención!! José Luis Hernández Yuste

35 DATOS DE CONTACTO: José Luis Hernández Yuste. Ingeniero Industrial AJ INGENIERÍA Provença nº 385, entl 2ª Barcelona Telf Organiza: Apoyo Institucional:

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